DE102012112465A1

DE102012112465A1 - Pumpe

Info

Publication number: DE102012112465A1
Application number: DE102012112465.5A
Authority: DE
Inventors: Ingo Geue; Theodor Hüser; Dietmar Rech; Thomas Valeiras Fernandez
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-18
Also published as: US9719513B2; CN103867438B; US20140169992A1; CN103867438A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe (1) mit einer Pumpenkammer (2), in der ein Rotor mit Schiebern drehbar gelagert ist, einem elektrischen Motor (5) zum Antrieb des Rotors (3), einem Auslass und einem Einlassstutzen (9), der an einer Montageplatte (6) befestigt ist und mit einem Einlasskanal (8) in Wirkverbindung steht. Die Pumpe (1) soll so verbessert werden, dass ihre Langlebigkeit und Zuverlässigkeit bei geringem Einbauaufwand in ein Fahrzeug verbessert ist, wobei eine intensive Reinigung saugseitig angeschlossener Leitungen und Vorrichtungen entfallen kann. Dies wird erreicht, indem im Bereich des Einlasskanals (8) zwischen der Montageplatte (6) und der Pumpenkammer (2) ein Filter (12) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer Pumpenkammer, in der ein Rotor mit Schiebern drehbar gelagert ist, einem elektrischen Motor zum Antrieb des Rotors, einem Auslass und einem Ansaugstutzen, der an einer Montageplatte befestigt ist und mit Einlasskanälen in Wirkverbindung steht.
Solche Pumpen sind an sich bekannt und werden in ihrer Bauart auch als Flügelzellenpumpen bezeichnet. Sie werden zum Fördern von Gasen oder Flüssigkeiten verwendet und z.B. in Kraftfahrzeugen bevorzugt als Vakuumpumpen für Motormanagement und/oder Bremskraftverstärkung eingesetzt.
In der DE 10 2006 058 978 A1 ist eine Pumpe (Flügelzellenpumpe) beschrieben, bei der eine Pumpenkammer einen Pumpenring umfasst, der zwischen einer Grundplatte und einer Abdeckplatte angeordnet ist. Zur Schallreduzierung ist ein Schalldämpfer vorgesehen. Damit ein Verkanten von Schiebern während des Betriebs und somit Schieberbrüche vermieden werden, sind Eintrittsöffnungen in der Grundplatte angeschrägt.
Aus der DE 42 39 575 C2 ist ein Schalldämpfer für Flügelzellenpumpen bekannt, der in zwei Teile unterteilt ist. Der eine Teil ist der Ansaugseite und der andere Teil der Auslassseite der Pumpe zugeordnet. In dem anderen Teil ist ein Filtersieb angeordnet, um bei der Fertigung entstehende Partikel von empfindlichen Verbrauchern fernzuhalten.
Im Stand der Technik ist es nicht bekannt, die empfindliche Pumpe selbst mit Filtern vor Schmutz zu schützen, um die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Pumpe zu gewährleisten. Es ist lediglich bekannt, Luft von solchen Stellen anzusaugen, an denen eine Schmutzbelastung relativ gering ist. Hierfür sind bei Fahrzeugen entsprechende Leitungen im Motorraum erforderlich, welche die Pumpleistung vermindern und den Einbauaufwand erhöhen. Außerdem müssen bei Vakuumpumpen die Saugleitungen und die Vorrichtungen, die mit dem Unterdruck versorgt werden sollen, besonders sauber gefertigt und montiert werden, was die Kosten hierfür stark erhöht. Weiterhin sind Filter bekannt, die außerhalb der Pumpe angeordnet sind. Diese Filter erhöhen den Montageaufwand und erfordern zusätzlichen Bauraum.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe zu schaffen, deren Langlebigkeit und Zuverlässigkeit bei geringem Einbauaufwand in ein Fahrzeug verbessert ist, wobei eine intensive Reinigung saugseitig angeschlossener Leitungen und Vorrichtungen entfallen kann.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Im Bereich des Einlasskanals zwischen der Montageplatte und der Pumpenkammer ist ein Filter angeordnet. Der Filter bewirkt, dass Schmutzpartikel sicher von den empfindlichen Teilen der Pumpe – nämlich der Pumpenkammer und dem Rotor mit den Schiebern – ferngehalten werden. Hierdurch ist es unerheblich, ob in den Teilen, die saugseitig der Pumpe vorgeschaltet sind und Saugleitungen sowie z.B. einen Bremskraftverstärker umfassen, Schmutzpartikel vorhanden sind. Diese Teile sind daher vor einem Einbau in ein Kraftfahrzeug nur relativ grob zu reinigen; auch während des Einbaus ist nicht so stark auf Reinheit zu achten. Dies vereinfacht und verbilligt die Fertigung und Montage der Teile deutlich, während der Filter nur geringe Mehrkosten verursacht. Insgesamt werden die Kosten für die Fertigung des Kraftfahrzeugs reduziert.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
In einer Ausgestaltung ist ein Rahmen des Filters mit Dichtlippen gebildet. Hierbei sind die Dichtlippen an einem Außenumfang und gegebenenfalls an einem Innenumfang des Rahmens angeordnet. Dies dichtet den Filter sicher gegen den Einlasskanal ab, so dass eine Umgehung des Filters durch den Saugluftstrom verhindert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Filter in dem Einlasskanal angeordnet. Hierdurch lassen sich bei geringem Aufwand relativ große aktive Filterflächen realisieren.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Rahmen nach Art eines irischen Kreuzes geformt, wobei Filterflächen mit einem Filtermedium in nach außen stehenden Armen gebildet sind. Das bedeutet, dass der Rahmen eine kreisringförmige Grundfläche aufweist, an deren Außenumfang die Arme kreuzförmig verteilt in Form von Rechtecken angeformt sind. Es muss nicht in jedem der Filterarme eine Filterfläche gebildet sein. Hierdurch ist der Filter an die Form eines Saugkanals angepasst, der in der Montageplatte gebildet ist, und die Filterflächen sind dort ausgebildet, an denen sie benötigt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung sind an dem Rahmen Stege ausgebildet. Dies erleichtert die Montage, und hier insbesondere die axiale Ausrichtung des Filters an der Montageplatte.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Rahmen spiegelsymmetrisch geformt. Dies erleichtert die fehlerfreie Montage und verhindert, dass sich der Rahmen verzieht.
In einer weiteren Ausgestaltung ist dem Auslass ein Schalldämpfer zugeordnet, der um die Pumpenkammer ein Volumen einschließt, wobei das Volumen mit einem Auslassstutzen in Wirkverbindung steht. Hierdurch werden die Geräuschemissionen der Pumpe erheblich reduziert.
In einer weiteren Ausgestaltung ist in dem Schalldämpfer ein Vorschalldämpfer angeordnet. Dies vermindert die Geräuschemissionen weiter, ohne die Leistung der Pumpe nennenswert zu beeinträchtigen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung einer Pumpe,
2 eine Draufsicht auf eine Montageplatte der Pumpe mit Grundplatte, teilweise geschnitten,
3 einen senkrechten Schnitt der Montageplatte mit Filter und
4 Eine perspektivische Ansicht des Filters.
Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich umfasst eine Pumpe 1, hier eine Flügelzellenpumpe, die als Vakuumpumpe bestimmt ist, eine Pumpenkammer 2, in der ein Rotor drehbar gelagert ist. In dem Rotor sind Schieber wie üblich verschiebbar angeordnet. Der Rotor ist mittels eines elektrischen Motors 5 antreibbar, der an einer Montageplatte 6 befestigt ist. Der Motor 5 ist hier von einem Gehäuse umgeben und an ein Verbindungskabel 7 angeschlossen.
Die Pumpenkammer 2 ist aus einer Grundplatte 2a mit schlitzartigen Einlassöffnungen, einem Pumpenring 2b sowie einer Abdeckplatte 2c gebildet und über einen Einlasskanal 8 mit einem Einlassstutzen 9 sowie über einen Schalldämpfer 10 mit einem Auslassstutzen 11 strömungstechnisch verbunden. Der Auslassstutzen 11, der Schalldämpfer 10 sowie in die Abdeckplatte 2c eingelassene durchgehende Bohrungen 13 bilden einen Auslass der Pumpe 1. Die Grundplatte 2a ist auf der Montageplatte 6 auf der dem Motor 5 gegenüber liegenden Seite angeordnet.
In die Montageplatte 6 ist der Einlasskanal 8 als Ringkanal so eingelassen, dass er gemäß den Figuren nach oben, also zu der Grundplatte 2a hin, sowie zu dem Einlassstutzen 9 offen ist. Strömungstechnisch zwischen dem Einlasskanal 8 und den Einlassöffnungen der Grundplatte 2a ist ein Filter 12 so angeordnet, dass die in die Pumpenkammer 2 angesaugte Luft vollständig von festen Partikeln schädlicher Größe befreit wird.
Der Filter 12, der in der 4 deutlicher dargestellt ist, umfasst einen Rahmen 12a und Filtermedium 12b, das in Form z.B. eines Siebs, eines Gewebes oder eines Vlieses, vorzugsweise eines feinmaschigen Edelstahlgewebes in Filterflächen gebildet ist.
Der Rahmen 12a ist als Kreisring gebildet, an dessen Außenumfang einstückig mit diesem vier Arme 14 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Der Rahmen 12a formt so in der Draufsicht in etwa ein irisches Kreuz. Jeder der Arme 14 ist in etwa in der Form eines Rechtecks mit leicht gebogenen Seiten gebildet. In der Draufsicht hat der Rahmen 12a dieselbe Form wie der Einlasskanal 8, wobei der Rahmen 12a ein vorbestimmtes Untermaß aufweist. In zwei gegenüberliegende der Arme 14 sind Durchgangsöffnungen 15 eingelassen, die mit dem Filtermedium 12b luftdurchlässig verschlossen sind; die beiden anderen Arme 14 sind aus fertigungstechnischen Gründen mit einer Materialschwächung versehen, das heißt, der Rahmen 12a ist innerhalb der entsprechenden Arme 14 an vorbestimmter Stelle mit dünnerer Materialstärke gefertigt.
An einem Außenumfang und an einem Innenumfang des Rahmens 12a sind Dichtlippen 17 angeformt. Diese sind entweder aus demselben Material wie der Rahmen 12a in einer geeigneten Materialstärke oder aus einem separaten elastischen Material so gebildet, dass der Rahmen 12a zusammen mit den Dichtlippen 12 ein vorbestimmtes Übermaß zu dem Einlasskanal 8 aufweist.
Auf beiden Hauptflächen des Rahmens 12a sind längliche Stege 16 angeordnet, die senkrecht zu diesen Hauptflächen stehen. Auf der oberen Seite des Rahmens 12, die bei zusammengebauter Pumpe zu der Grundplatte 2c weist, sind auf jedem der Arme 14 zwei erste Stege 16a angeordnet und in etwa radial ausgerichtet. Die ersten Stege 16a sind neben den Durchgangsöffnungen 15 beziehungsweise neben der Materialschwächung ausgebildet. Eine Höhe der ersten Stege 16a, das ist der Abstand der Oberseite des Rahmens 12a zu der Oberkante der ersten Stege 16a, ist so bemessen, dass zwischen dem Rahmen 12a und der Grundplatte 2c ein vorbestimmter Mindestabstand besteht. Auf der unteren Seite des Rahmens 12a sind zweite und dritte Stege 16b, 16 c so angeordnet, dass der Filter eine vorbestimmte axiale Position in dem Einlasskanal 8 einnimmt („axial“ ist auf die Achse der Pumpe 1 bezogen). Eine Höhe der zweiten und dritten Stege 16b, 16c ist entsprechend bemessen, wobei die zweiten Stege 16b um einen sehr geringen Betrag von z.B. ca. 0,1 mm niedriger sind. Die zweiten Stege 16b sind auf der Unterseite des Rahmens 12a ausschließlich auf den beiden Armen 14 angeordnet, die geschlossen, also ohne die Durchgangsöffnungen 15 ausgebildet sind. Die zweiten Stege 16b sind auf diesen beiden Armen 14 genau gegenüber, also unterhalb den ersten Stegen 16a angeordnet. Die beiden anderen Arme 14 mit den Durchgangsöffnungen 15 sind ohne nach unten weisende Stege ausgebildet, um so eine optimale Strömung innerhalb des Einlasskanals 8 zu dem Filtermedium 12b zu gewährleisten. Die zweiten Stege 16b verhindern sicher, dass die entsprechenden Arme 14 zu tief in den Einlasskanal 8 gedrückt werden, so dass im Bereich des Einlassstutzens 7 (in dessen oberen Bereich des Querschnitts) kein Bypass zu dem Filter 12 entstehen kann. Die dritten Stege 16c sind ebenfalls an der Unterseite des Rahmens 12a gleichmäßig verteilt an dem ringförmigen Teil des Rahmens 12a angeordnet. Sie bestimmen die axiale Position (parallel zu der Längsachse der Pumpe 1) des Filters 12 in dem Einlasskanal 8. Die dritten Stege 16c sind an dem ringförmigen Teil des Rahmens 12a in etwa in der Mitte der Breite ausgebildet.
Der Schalldämpfer 10 umhüllt hier topfartig die Pumpenkammer 2 derart, dass er ein Volumen zur wirksamen Schalldämpfung einschließt. Der Schalldämpfer 10 ist dicht an der Montageplatte 6 z.B. mittels Schrauben befestigt. Er ist z.B. aus Kunststoff oder einer Leichtmetalllegierung gefertigt.
In den Schalldämpfer 10 ist bevorzugt ein Vorschalldämpfer integriert, der hier nicht dargestellt ist. Der Vorschalldämpfer ist aus elastischem Material wie z.B. Gummi gefertigt.
Die Pumpe 1 wird wie folgt gefertigt und montiert.
Der Schalldämpfer 10, gegebenenfalls der Vorschalldämpfer, eine Dichtung 18 sowie der Filter 12 (Filtermedium 12b gleichzeitig angespritzt) mit der Dichtlippe 17 werden z.B. im Spritzguss gefertigt. Der Motor 5 wird an der Montageplatte 6 befestigt. Der Filter 12 wird in den Einlasskanal 8 gedrückt, wobei die Dichtlippen 17 gegen die Wände des Einlasskanals 8 pressen und so den Filter 12 gegen den Einlasskanal 8 dichten und festklemmen. Die Dichtung 18 wird auf die Montageplatte 6 beziehungsweise in hier ausgebildete Nute aufgelegt. Anschließend werden die Pumpenkammer 2 und der Rotor mit den Schiebern montiert und befestigt. Der Schalldämpfer 10, gegebenenfalls mit dem eingesetzten Vorschalldämpfer, wird über die Pumpenkammer 2 gestülpt und an der Montageplatte 6 befestigt. Die so gefertigte Pumpe 1 wird in einem Fahrzeug befestigt, elektrisch angeschlossen und am Einlassstutzen 9 sowie am Auslassstutzen 11 mit jeweils einer Schlauchleitung verbunden.
Im Betrieb wird der Motor 5 mit Spannung versorgt und treibt den Rotor 3 an. Hierdurch wird durch den Einlassstutzen 9 mit dem ersten Schlauch Luft angesaugt, also hier ein Unterdruck erzeugt, der an einem Verbraucher benötigt wird. Die angesaugte Luft wird in dem Filter 12 von schädlichen Partikeln befreit, in der Pumpenkammer 2 verdichtet und durch ein Drucksystem – nämlich durch Bohrungen 13 in der Abdeckplatte 2c, durch den Vorschalldämpfer, dann durch den Auslasskanal 8, den Schalldämpfer 10, den Auslassstutzen 11 und den zweiten Schlauch – in die Umgebung geleitet. Der Einlasskanal 8 unterhalb des Filters 12 ist so bemessen, dass über die Lebensdauer der Pumpe 1 anfallende abgeschiedene Partikel gespeichert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Pumpe
2: Pumpenkammer
2a: Grundplatte
2b: Pumpenring
2c: Abdeckplatte
3
4
5: Motor
6: Montageplatte
7: Verbindungskabel
8: Einlasskanal
9: Einlassstutzen
10: Schalldämpfer
11: Auslassstutzen
12: Filter
12a: Rahmen
12b: Filtermedium
13: Bohrung
14: Arm
15: Durchgangsöffnung
16: Steg
17: Dichtlippe
18: Dichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006058978 A1 [0003]
DE 4239575 C2 [0004]

Claims

Pumpe mit einer Pumpenkammer (2), in der ein Rotor mit Schiebern drehbar gelagert ist, einem elektrischen Motor (5) zum Antrieb des Rotors, einem Auslass und einem Einlassstutzen (9), der an einer Montageplatte (6) befestigt ist und mit einem Einlasskanal (8) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Einlasskanals (8) strömungstechnisch zwischen dem Einlassstutzen (9) und der Pumpenkammer (2) ein Filter (12) angeordnet ist.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rahmen (12a) des Filters (12) mit Dichtlippen (17) gebildet ist.
Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (12) in dem Einlasskanal (8) angeordnet ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (12a) nach Art eines irischen Kreuzes geformt ist, wobei Filterflächen in nach außen stehenden Armen (14) gebildet sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (12a) Stege (16) ausgebildet sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (12a) spiegelsymmetrisch geformt ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Auslass ein Schalldämpfer (10) zugeordnet ist, der um die Pumpenkammer (2) ein Volumen einschließt, wobei das Volumen mit einem Auslassstutzen (11) in Wirkverbindung steht.
Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schalldämpfer (10) ein Vorschalldämpfer angeordnet ist.